專利名稱：模擬裂縫堵漏試驗裝置及試驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于油氣田鉆井作業(yè)中的裂縫性漏失與堵漏研究用的模擬裂縫堵漏試驗裝置及試驗方法，特別適厲于模擬井下具有深度的裂縫進(jìn)行堵漏材料評價和堵漏鉆井液、完井液及其它油氣井工作液的堵漏效果、堵漏機(jī)理、堵漏配方研究。
背景技術(shù)：
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井漏是石油天然氣鉆井過程中普遍存在、經(jīng)常遇見的復(fù)雜工程情況，由它引起的井下復(fù)雜情況和由它誘發(fā)的其它各種井下惡性事故，對鉆井、完井工程危害極大， 一直是國內(nèi)外石油工程界十分關(guān)注的問題。但由于其原因復(fù)雜、制約因素很多，使之成為國內(nèi)外鉆井、完井工程至今未能完全解決的重大技術(shù)難題。
人們在長期的堵漏實踐過程中創(chuàng)造了多種堵漏方法，但是這些方法的前提是必須對有關(guān)的堵漏機(jī)理、堵漏配方及堵漏鉆井液的封堵性能等進(jìn)行試驗研究，以便盡快確定應(yīng)對方案，因此，相應(yīng)的堵漏評價實驗裝置及其相關(guān)評價方法就成為所有技術(shù)方案提出的基礎(chǔ)。
如何能夠在實驗室內(nèi)研究和正確地模擬井壁和評價堵漏鉆井液(完井液)的堵漏效果，為石油鉆井現(xiàn)場防漏堵漏技術(shù)提供科學(xué)的依據(jù)和必要的實驗數(shù)據(jù)， 一直是困擾提高堵漏實驗技術(shù)水平和準(zhǔn)確程度的一大難題。目前國
內(nèi)普遍使用的是API室內(nèi)靜態(tài)堵漏評價試驗裝置，該裝置由于漏床和縫板的位置及結(jié)構(gòu)不合理，不能真實地模擬漏失地層的裂縫具有一定深度的狀況，
這就提出了新的迫切要求能否研究設(shè)計出一種全新的裂縫堵漏測定裝置，該裝置模擬的裂縫具有較長的深度或長度，試驗完成后可以分開裂縫，觀察到堵漏材料在裂縫內(nèi)不同位置停留的深度，分析出封口、封喉、封腰、封尾的不同堵漏效果和作用機(jī)理。由此分析評價出堵漏材料的封堵裂縫效果，為堵漏劑、堵漏材料的配方優(yōu)選，堵漏鉆井液封堵裂縫效能的評價以及堵漏方案和工藝的確定，提供一種科學(xué)有效的試驗評價手段。為此，提出一種裂縫堵漏模擬實驗裝置，該裝置通過高壓氣體加壓，使試驗堵漏流體在氣體加壓的作用下通過不同開口裂縫模塊發(fā)生漏失或者堵漏，以及堵漏后的承壓力，由此評價堵漏材料或堵漏鉆井液的裂縫封堵效果，優(yōu)選出最佳堵漏配方，分析堵漏機(jī)理，為確定裂縫堵漏方案提供試驗依據(jù)。裝置還可通過選擇不同裂縫模塊組合模擬多種形態(tài)裂縫，包括不同裂縫的開口和出口，裂縫內(nèi)壁面的粗糙程度。該裂縫堵漏模擬試驗裝置具有結(jié)構(gòu)巧妙合理，工作穩(wěn)定可靠，操作方便等特點。 '

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了科學(xué)評價具有深度的真實裂縫對裂縫地層堵漏的嚴(yán)重影響，研究出有針對性的裂縫地層井漏后的堵漏鉆井液與完井液中的堵漏材料和堵漏體系，提高裂縫性地層漏失后的堵漏效果，特提供一種模擬裂縫堵漏試驗裝置及試驗方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決此技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種模擬裂縫堵漏試驗裝置是由模擬裂縫模塊和存儲鉆井液的高壓容器兩部分組成，其結(jié)構(gòu)特征是高壓容器1上端面置放有高壓容器O型密封圈2，上蓋頂部安裝針型截止閥4，針型截止閥4與氮氣瓶的高壓氣管的快速接頭聯(lián)接；堵漏液在氣壓作用下注入通道法蘭6聯(lián)接的模擬井筒聯(lián)接法蘭7內(nèi)的裂縫試驗?zāi)K8，裂縫試驗?zāi)K8由模塊定位套9定位，用模塊聯(lián)接緊固螺釘
IO固定；堵漏液出口管道13與堵漏液出口聯(lián)接法蘭14聯(lián)接；裂縫試驗?zāi)K
8由支撐柱15支撐，支撐柱15由支撐柱緊固螺釘16固定在試驗裝置底座17上；高壓容器1由高壓容器底蓋21與底蓋聯(lián)接法蘭22與底蓋聯(lián)接螺釘23聯(lián)接在主柱24上。
裂縫試驗?zāi)K8為可更換式，裂縫由對稱的兩塊具有錐度的金屬片組成，裂縫具有不同的開口和出口尺寸，裂縫總長40cm或者更長；構(gòu)成裂縫的金屬片壁面按照模擬需要刻化打磨成點狀、或線狀、或交叉線狀、或局部點狀 的非光滑壁面。
本發(fā)明試驗方法的工作過程是 一種模擬裂縫堵漏試驗方法，將裝置安 裝到試驗預(yù)備狀態(tài)，放入一定體積的堵漏體系入高壓容器中，該體系中含有 待研究評價的堵漏材料類型、濃度，關(guān)閉高壓容器，并連接上高壓氣源；打 開高壓氣源，使高壓氣體對堵漏體系加壓，在壓差作用下，高壓容器中的堵 漏體系向不同開口度和深度的裂縫內(nèi)進(jìn)行漏失；壓力越高，漏失量越小，堵
漏體系的堵漏效果越好，反之，越差；實驗完畢，卸壓后，取出裂縫模塊，
照相和稱重記錄裂縫內(nèi)部的堵漏材料堆積位置和堆積質(zhì)量，結(jié)合壓力和漏失 量數(shù)據(jù)，可以深入分析出裂縫外封口和裂縫內(nèi)封喉、封腰、封尾的不同作用 特點，分析出裂縫堵漏機(jī)理，建立起堵漏配方。
本發(fā)明具有的有益效果是(1)可模擬地層不同開口度、深度裂縫性漏 失的堵漏過程，測試堵漏鉆井液對不同開口度和深度裂縫的封堵效果，為解 決裂縫性漏失堵漏問題，提供一個可靠的科學(xué)評價手段，從而實驗優(yōu)選出堵 漏材料類型、粒度與級配，形成針對不同開口度和深度裂縫堵漏的最優(yōu)配方， 有效地阻止非儲層和儲層裂縫型地層發(fā)生的鉆井液與完井液的嚴(yán)重漏失； (2)裂縫模塊具有結(jié)構(gòu)巧妙合理，高壓密封和工作穩(wěn)定可靠，堵漏裝置操 作方便等特點。


圖1為本發(fā)明模擬裂縫堵漏試驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本裝置裂縫試驗?zāi)K8的結(jié)構(gòu)圖。
圖中1、高壓容器，2、高壓容器O型密封圈，3、容器上蓋，4、針型 截止閥，5、旋蓋把，6、通道法蘭，7、模擬井筒聯(lián)接法蘭，8、裂縫試驗?zāi)?塊，9、模塊定位套，10、模塊聯(lián)接緊固螺栓，11、堵漏液出口控制閥，12、 堵漏液出口通道，13、堵漏液出口管道，14、堵漏液出口聯(lián)接法蘭，15、支 撐柱，16、支撐柱緊固螺釘，17、試驗裝置底座，18、余液排泄閥，19、余液出口聯(lián)接管，20、余液出口聯(lián)接管道，21、高壓容器底蓋，22、底蓋聯(lián)接
法蘭，23、底蓋聯(lián)接螺釘，24、立柱。
具體實施例方式
實驗時，將試驗所需的堵漏液置入高壓容器l中，將容器上蓋3順時針 旋轉(zhuǎn)，由高壓容器1上端面置放的高壓容器O型密封圈2密閉，上蓋頂部安 裝針型截止閥4，與氮氣瓶的高壓氣管的快速接頭聯(lián)接，根據(jù)需要選擇模擬 現(xiàn)場條件的恒定壓差或按一定速率增加或降低壓力，使堵漏液在壓力作用下 注入通道法蘭6聯(lián)接的模擬井筒7內(nèi)的裂縫試驗?zāi)K8，試驗?zāi)K由模塊定 位套9定位，用模塊聯(lián)接緊固螺釘10固定，當(dāng)堵漏液通過裂縫壓縮堵漏液 出口控制閥11沿堵漏液出口通道12流出，堵漏液出口管道13與堵漏液出 口聯(lián)接法蘭14聯(lián)接，模擬井筒聯(lián)接法蘭7由模擬井筒支撐柱15支撐，支撐 柱15由支撐緊固螺釘16固定在試驗裝置底座17上，試驗完畢后，打開余 液排泄閥18將高壓容器1內(nèi)剩余的堵漏液經(jīng)余液出口聯(lián)接管19沿余液出口 聯(lián)接管道20流出。高壓容器1由高壓容器底蓋21與底蓋聯(lián)接法蘭22與底 蓋聯(lián)接螺釘23聯(lián)接在主柱24上。
權(quán)利要求
1.一種模擬裂縫堵漏試驗裝置，是由模擬裂縫模塊和存儲鉆井液的高壓容器兩部分組成，其特征在于高壓容器(1)上端面置放有高壓容器○型密封圈(2)，上蓋頂部安裝針型截止閥(4)，針型截止閥(4)與氮氣瓶的高壓氣管的快速接頭聯(lián)接；通道法蘭(6)聯(lián)接的模擬井筒聯(lián)結(jié)法蘭(7)內(nèi)的裂縫試驗?zāi)K(8)，裂縫試驗?zāi)K(8)由模塊定位套(9)定位，用模塊聯(lián)接緊固螺釘(10)固定；堵漏液出口管道(13)與堵漏液出口聯(lián)結(jié)法蘭(14)聯(lián)接；裂縫試驗?zāi)K(8)由支撐柱(15)支撐，支撐柱(15)由支撐柱緊固螺釘(16)固定在試驗裝置底座(17)上；高壓容器(1)由高壓容器底蓋(21)與底蓋聯(lián)接法蘭(22)與底蓋聯(lián)接螺釘(23)聯(lián)接在主柱(24)上。
2. —種如權(quán)利要求1所述裝置的模擬裂縫堵漏試驗方法，其特征是 將裝置安裝到試驗預(yù)備狀態(tài)，放入一定體積的堵漏體系入高壓容器中， 該體系中含有待研究評價的堵漏材料類型、濃度，關(guān)閉高壓容器，并連 接上高壓氣源；打開高壓氣源，使高壓氣體對堵漏體系加壓，在壓差作 用下，高壓容器中的堵漏體系向不同開口度和深度的裂縫內(nèi)進(jìn)行漏失； 壓力越高，漏失量越小，堵漏體系的堵漏效果越好，反之，越差；實驗 完畢，卸壓后，取出裂縫模塊，照相和稱重記錄裂縫內(nèi)部的堵漏材料堆 積位置和堆積質(zhì)量，結(jié)合壓力和漏失量數(shù)據(jù)，可以深入分析出裂縫外封 口和裂縫內(nèi)封喉、封腰、封尾的不同作用特點，分析出裂縫堵漏機(jī)理， 建立起堵漏配方。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬裂縫堵漏試驗裝置，其特征在于裂 縫試驗?zāi)K(8)為可更換式，裂縫由對稱的兩塊具有錐度的金屬片組 成，裂縫具有不同的開口和出口尺寸，裂縫總長40cm;構(gòu)成裂縫的金屬 片壁面按照模擬需要刻化打磨成點狀、或線狀、或交叉線狀、或局部點 狀的非光滑壁面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于油氣田鉆井作業(yè)中的模擬裂縫堵漏試驗裝置及試驗方法。它能評價較長裂縫深度的裂縫性堵漏材料和堵漏鉆井液或完井液體系，真實反映具有深度的裂縫性漏失的堵漏效果。它是由裂縫試驗?zāi)K和高壓容器兩部分組成，其技術(shù)方案是高壓容器上端置放高壓容器○型密封圈，上蓋頂部安裝針型截止閥，針型截止閥與氮氣瓶的高壓氣管的快速接頭聯(lián)接；高壓容器由底蓋與底蓋聯(lián)接法蘭聯(lián)接在主柱上；裂縫試驗?zāi)K由模塊定位套定位，用模塊聯(lián)接緊固螺釘固定，堵漏液出口管道與堵漏液出口聯(lián)接法蘭聯(lián)接。本發(fā)明具有模擬裂縫結(jié)構(gòu)合理、高壓密封和工作穩(wěn)定可靠、試驗裝置操作方便等優(yōu)點，能為生產(chǎn)現(xiàn)場堵漏方案制定提供重要的測試裝置及研究方法。
文檔編號E21B33/13GK101672172SQ20091016776
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者侯勤立, 席志強(qiáng), 貴 王, 王啟顏, 蒲曉林 申請人:西南石油大學(xué)